梯级水光蓄互补联合发电工程输水系统水力学计算与分析——以春厂坝变速抽水蓄能示范电站为例

春厂坝变速抽水蓄能示范电站是国内首个在已建电站引水钢管上接入小型抽水蓄能电站输水系统的工程。利用原水电站的水库和引水系统做为小型抽水蓄能电站的上库,并利用已建的下游电站水库做为小型抽水蓄能电站的下库,实现了常规水电站改造成常蓄结合电站。本文通过总结春厂坝抽水蓄能电站工程输水系统水力学计算实例,为常规梯级小水电改造为水光蓄互补联合发电系统提供了参考思路。

水光蓄互补联合发电工程施工中压力管道闷头应用研究

春厂坝变速抽水蓄能示范电站是国内首个在已建水电站引水钢管上接入小型抽水蓄能电站的梯级水光蓄互补联合发电工程。在工程施工期间,通过采取安装闷头等措施,在有效确保原水电站发电效益的同时,也给水电站运行带来了的安全风险。通过采用压力容器、球形岔管、三维有限元等模型和计算方法对水电站带闷头运行工况安全性进行复核,总结分析了闷头运行情况,为常规梯级小水电改造为水光蓄互补联合发电系统时,确保原水电站经济效益和运行安全提供了解决思路。

梯级水光蓄互补联合发电系统工程中抽蓄机组厂房布置研究与结构设计

在梯级水光蓄互补联合发电系统工程中,抽蓄机组厂房布置尤为重要。因抽蓄机组超低吸出高度要求,其安装高程位于已投产发电的常规水电机组正常尾水位以下约30~50 m左右,导致梯级水光蓄互补联合发电系统工程中抽蓄机组厂房布置极为困难。本文通过以春厂坝变速抽水蓄能示范电站厂房布置为例,深入研究梯级水光蓄互补联合发电系统工程中抽蓄机组厂房布置与结构设计,为常规梯级小水电改造和水光蓄互补发电系统提供了厂房布置的参考思路和解决方案。

离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法

当前光伏等新能源的大规模应用在一定程度上缓解了全球能源短缺和环境污染问题,但新能源本身的间歇性和随机性问题使其无法独立完成供电,常常配置水电机组和抽水蓄能机组补偿光伏,形成水光蓄多能互补发电系统。大部分水光蓄多能互补发电系统修建在远离主电网的偏远地区,经常会出现离线运行的状况,由于无法与主电网完成电能交换,导致新能源渗透率较高的多能互补发电系统供电可靠性不如传统电网,合理配置系统备用容量是保证系统供电可靠性的关键。文章提出了在离网条件下考虑短时间尺度的水光蓄多能互补发电系统备用容量确定方法,建立了基于系统发电容量和备用容量耦合关系的两阶段优化模型。由于系统的备用容量受到系统的发电容量制约,因此,首先考虑系统的发电计划,完成系统小时级的发电容量配置,然后在此基础上进行基于机会约束的系统分钟级的备用容量优化,该机会约束使得离线系统实际运行时在某概率下可靠供电,符合实际电网运行时,允许出现短时间的功率不平衡的情况。仿真结果表明,与传统的系统备用配置原则相比较,合理设置机会约束的置信度可在系统运行成本增加幅度不大的情况下,大大提高水光蓄多能互补系统的供电可靠性。

含混合式抽水蓄能电站的水光蓄日内互补运行研究

在传统水电机组基础上加入可逆式机组构成混合式抽水蓄能电站增加水电调节能力,可与光伏电站联合运行,平抑新能源发电的不稳定性。为研究不同季节典型日下,含混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补运行方式,构建以发电量最大和出力波动最小为目标的水光蓄互补运行短期调度模型,提出双层嵌套模型求解思路,考虑光伏出力的波动性,求解不同运行工况下含混合式抽水蓄能电站的水光蓄互补运行短期调度模型。计算结果表明,在不同来水及不同光伏出力过程的前提下,混合式抽水蓄能电站可采取不同运行工况以满足目标函数,不仅可以促进光伏并网消纳,还可增加水电发电量,减少弃水,为大量光伏资源并网下混合式抽水蓄能电站运行方式提供参考。

春厂坝抽水蓄能电站应用全功率变速恒频可逆式机组的可行性分析

随着我国抽水蓄能的中长期发展规划,为实现碳达峰、碳中和目标,构建以新能源为主体的新型电力系统的迫切要求,是保障电力系统安全稳定运行的重要支撑,是可再生能源大规模发展的重要保障。当前,正处于能源绿色低碳转型发展的关键时期,风、光等新能源大规模高比例发展,新型电力系统对调节电源的需求更加迫切,抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源,既能平抑风电、太阳能发电波动性,又与核电、火电等配合效果较好。在能源绿色低碳转型的新形势下,抽水蓄能全功率变速恒频可逆式机组加快发展应用势在必行。

混流式水轮机偏负荷工况内流场及压力脉动分析

为探究水光蓄互补联合发电系统中比转数混流式水轮机在偏负荷工况下机组内部流态变化和稳定性影响,在额定水头和最大水头下对国内某电站3种大开度工况采用SST k-ω湍流模型对机组进行稳态与瞬态数值计算和分析.结果表明:偏负荷工况下的转轮内部流态稳定,转轮出口与下环流道内出现流线紊乱区.尾水管内存在圆柱形的空腔涡带,涡带衍生于转轮泄水锥,并在尾水管内直锥段发展.混流式水轮机无叶区在偏负荷工况下的压力脉动主频为叶频,尾水管内部主要为幅值接近的低频脉动.研究结果揭示了水光蓄互补联合发电系统中混流式水轮机在偏负荷工况下的内部流场变化、尾水管涡带发展规律和机组压力脉动成因,为拓宽水轮机运行区间提供了建设性意见.

导叶开度对混流式水轮机转轮内部流态的影响

基于数值模拟方法,以梯级水光蓄互补联合发电系统示范工程中的猛固桥电站混流式水轮机为研究对象,对水轮机在不同特征水头、不同导叶开度工况下转轮叶片表面受力及流道内流场特性进行研究,分析导叶开度改变对水轮机转轮内流态的影响规律。结果表明:导叶开度对于混流式转轮进口流态的影响较大,导叶开度越小入流速度波动程度越大,来流对叶片头部冲击越大,在进口处产生严重的冲击损失;随导叶开度减小,转轮叶片表面等压线与进口边夹角增大,在上冠交接区域产生小三角区低压,使转轮流道出口更易产生空化损失。